CN104494390A - 多模式车辆悬架减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式车辆悬架减振装置，利用超磁致伸缩材料能量密度大，转换效率高，响应速度快的优点，将超磁致伸缩材料嵌入车辆悬架系统，通过控制电路来发出减振控制信号，通过磁致伸缩效应驱动GMM抵消振动实现减振。本发明的有益效果是，结构简单，响应迅速，减振系统好。

Description

多模式车辆悬架减振装置

技术领域

本发明涉及一种多模式车辆悬架减振装置。

背景技术

车辆悬架系统由于弹性元件受到冲击会产生振动，影响车辆行驶的安全性和平顺性。为了避免车辆悬架系统振动带来不利的影响，可以在车辆悬架安装减振器以达到减振的目的。

车辆悬架系统的减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受到振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到空气中。

上述传统的弹簧－质量－阻尼式车辆悬架系统减振器的刚度及振动特性叠加于车辆悬架系统上，而车辆悬架系统的频率响应特性附加于减振器之上，并在减振器的固定自由共振频率表现出反共振特点。减振器的阻尼可以影响振动频率超过系统反共振响应带宽时的衰减特性，从而改变系统的振动特性，实现有效的减振。但上述车辆悬架系统减振器频带宽度较窄且其阻尼系数固定，当负载等环境因素发生变化时会导致减振系统的共振频率发生变化，致使减振器减振效果变差。

中国发明专利2011101578636提出了一种通过电动调节系统调节滑动顶针的螺纹配合段上的通孔关闭或打开以实现减振器阻尼大小控制。美国专利US7112474B2提出了一种磁流变自适应减振装置，通过调节磁场改变磁流变液粘度，实现减振器阻尼大小控制。上述结构虽然实现了减振器阻尼的调节，但是减振器结构复杂，组装和维护不变，而且上述结构调节阻尼时存在时滞，无法实现主动减振。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多模式车辆悬架减振装置，可以对振动频率进行自跟踪，使减振装置在较宽的频率范围内都能有效地减小车辆悬架系统振动，且结构简单，响应迅速。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括外筒和软磁体内筒，所述的；软磁体内筒的两端分别与导向活塞和活塞杆相连，导向活塞通过弹簧元件固定在外筒，外筒内侧为设有一铜壁层，用于防漏磁，

软磁体内筒安装有GMM，其GMM的上下两端分别与下永磁体和上永磁体相连，其外围绕有线圈，

 控制电路系统包括振动分析控制电路和GMM控制电路;

振动分析控制电路由线圈、信号调理放大电路、鉴频电路和减振控制电路构成；

所述的GMM控制电路由线圈、电阻R、电流源i、可调电容C _x 构成，

电阻R的e端连接单刀双掷开关K的公共端，单刀双掷开关K的一个输出端连接电流源i的a端，单刀双掷开关K的另一个输出端c端连接，c端通过导线连接可调电容C _x ，

电阻R的f端通过开关K连接d端，d端与电容C _x 的g端连接有LRC电路，所述的LRC电路包括LC振荡电路、R2、电容C2。

所述的弹簧元件为矩形弹簧。

所述的LC振荡电路为相互并联的电感L和可调电容Cx2。

所述的GMM为Terfeol-D。

本发明基于GMM的换能原理，集成振动信号鉴频技术，形成了一种谐振频率自跟踪的超磁致伸缩车辆悬架系统减振新技术。本发明的被动GMM分路阻尼控制利用谐振电路在谐振点时GMM具有最大换能效率的特点，将车辆悬架系统振动能量转化为热能耗散。本发明的主被动GMM分路阻尼控制采用GMM实现了主动减振，与被动减振共同作用使主被动GMM分路阻尼控制的减振效果更加理想。上述车辆悬架系统减振技术可以对振动频率进行自跟踪，使减振装置在较宽的频率范围内都能有效地减小车辆悬架系统振动，且结构简单，响应迅速，和传统车辆悬架系统减振方法相比的优势明显,本发明能够通过单刀双掷开关以及普通开关实现三种GMM分路阻尼控制模式的相互转换。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是减振控制器工作流程图。

图3是谐振频率自跟踪的超磁致伸缩车辆悬架减振装置结构图。

图4是单模被动GMM分路阻尼控制示意图。

图5是单模态被动GMM分路阻抗-频率特性图。

图6是主被动杂交GMM分路阻尼控制示意图。

图7 是多模态被动GMM分路阻抗-频率特性图。

图8是多模态被动GMM分路阻尼控制示意图

图中： 1、外筒，2、弹簧，3、导向活塞，4、软磁体内筒，5、下永磁体，6、线圈，7、GMM，8、上永磁体，9、活塞杆，10、单刀双掷开关。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示是本发明的结构框图，包括车辆悬架系统、信号调理放大电路、鉴频电路、减振控制器；所述的车辆悬架系统通过发送GMM传感信号传递给信号调理放大电路，并依此通过鉴频电路、减振控制器；减振控制器通过主动减振信号发生器和谐振耗能电路来实现主动GMM分路阻尼和被动GMM分路阻尼。

车辆悬架系统的振动会在GMM7中通过逆磁致伸缩效应产生磁场变化，导致线圈6中产生感应电压。感应电压信号通过信号调理放大电路处理后，由鉴频电路来确定车辆悬架系统的振动频率。减振控制器根据车辆悬架系统的振动频率调节主动减振信号发生器和谐振耗能电路，实现主被动GMM分路阻尼控制。

如图3所示，谐振频率自跟踪的超磁致伸缩车辆悬架系统减振装置的外筒1内安装有软磁体内筒4，软磁体内筒4的两端分别与导向活塞3和活塞杆9相连，通过弹簧2固定在外筒1中，外筒1内侧为设有一铜壁层，用于防漏磁，安装在软磁体内筒4中的GMM7的上下两端分别与下永磁体5和上永磁体8相连，其外围绕有线圈6。GMM7，下永磁体5、软磁体内筒4和上永磁体8构成了磁回路。线圈6、信号调理放大电路、鉴频电路和减振控制电路构成了振动分析控制电路。

电阻R的e端连接单刀双掷开关K的公共端，单刀双掷开关10的一个输出端连接电流源i的a端，单刀双掷开关10的另一个输出端c端连接，c端通过导线连接可调电容C _x ，

电阻R的f端通过开关K连接d端，d端与电容C _x 的g端连接有LRC电路，所述的LRC电路包括LC振荡电路、R2、电容C2。

所述的弹簧元件为矩形弹簧。

所述的LC振荡电路为相互并联的电感L和可调电容Cx2

线圈6、电阻R、可调电容C _x 构成了被动GMM分路阻尼控制电路。线圈6、电阻R、电流源i，可调电容C _x 构成了主被动杂交GMM分路阻尼控制电路。

本发明的工作过程如下：

断开开关K,并将单刀双掷开关10的输出端连接c端，形成单模态被动GMM分路阻尼控制，过程如图4所示，初始状态时，GMM7在下永磁体5、上永磁体8的作用下，其磁畴沿轴向发生偏转。预压载荷F通过活塞杆9施加到减振器上，并通过弹簧2提供支持反力。车辆悬架系统产生振动时，振动载荷叠加到预压载荷F上，使GMM7内部的磁畴发生偏转，通过GMM7的磁通量发生变化，进而在线圈中产生感应电压。将感应电压调理放大后，通过鉴频电路获得车辆悬架系统的振动频率。当振动频率发生变化时，通过调节RC电路中的可调电容C _x 值，使RC电路始终处于谐振状态，确保线圈中的感应电流尽可能转化为热能消耗。

闭合开关K,并将单刀双掷开关10的输出端连接c端，形成多模态被动GMM分路阻尼控制，过程如图8所示，其工作过程与单模态被动GMM分路类似。在RC电路基础上，多模态被动GMM分路采用隔流电路原理实现多模态分路阻尼振动控制，可以同时对振动的多个振动频率分量进行有效抑制。

主被动杂交GMM分路阻尼控制过程如图6所示，其电路在RC电路中串入主动电流源。该电路的被动控制工作过程与上述的被动GMM分路阻尼控制过程类似，其主动控制过程则是根据感应到的振动信号发生减振控制信号，施加到线圈6后驱动GMM7以实现振动的主动控制。主被动杂交GMM分路阻尼控制的被控控制可使结构更稳定，而主动控制可实现更好的控制效果。

本文中提到的GMM为超磁致伸缩材料，如Terfeol-D，上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多模式车辆悬架减振装置，其特征在于，包括外筒和软磁体内筒，所述的；软磁体内筒的两端分别与导向活塞和活塞杆相连，导向活塞通过弹簧元件固定在外筒，外筒内侧为设有铜壁层，

软磁体内筒安装有GMM，其GMM的上下两端分别与下永磁体和上永磁体相连，其外围绕有线圈，

 控制电路系统包括振动分析控制电路和GMM控制电路;

振动分析控制电路由线圈、信号调理放大电路、鉴频电路和减振控制电路构成；

所述的GMM控制电路由线圈、电阻R、电流源i、可调电容C _x 构成，

电阻R的e端连接单刀双掷开关K的公共端，单刀双掷开关K的一个输出端连接电流源i的a端，单刀双掷开关K的另一个输出端c端连接，c端通过导线连接可调电容C _x ，

电阻R的f端通过开关K连接d端，d端与电容C _x 的g端连接有LRC电路，所述的LRC电路包括LC振荡电路、R2、电容C2。

2.根据权利要求1的一种多模式车辆悬架减振装置，其特征在于所述的弹簧元件为矩形弹簧。

3.根据权利要求1的一种多模式车辆悬架减振装置，其特征在于所述的LC振荡电路为相互并联的电感L和可调电容Cx2。

4.根据权利要求1的一种多模式车辆悬架减振装置，其特征在于所述的GMM为Terfeol-D。